专利名称：精馏与吸附组合提纯方式制备高纯乙硼烷方法的工艺技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种烷类化工产品-高纯乙硼烷制备方法的工艺技术，特别是一种精 馏与吸附组合提纯方式制备高纯乙硼烷方法的工艺技术，适合于化工合成乙硼烷。
背景技术：
目前，目前，微电子技术是现代信息技术和军事技术的主要基石，是推动 科技进 步、产业发展、经济腾飞和社会前进的关键因素之一。集成电路是微电子技术的核心，其发 展水平和产业规模已成为衡量一个国家经济实力的重要标志。电子特种气体(如乙硼烷)， 尤其是高纯电子气体作为电子化工材料这一新门类，是制约集成电路可靠性和成品率的重 要因素。随着电子信息技术的飞速发展，集成度越来越高，对基础原材料(如乙硼烷)的纯 度要求已经提高到了 5N级(99. 999%),甚至7N以上，因此制备高纯电子特种气体技术更 显得迫在眉睫。乙硼烷的制备技术尚未完善，制作方法工艺复杂，较难掌握，生产的产品尚 不能全面满足相关电子产品的需要，质量差，问题多，只能用于制造低规格的产品，因此，给 用户带来了较大的麻烦，这种状况严重地制约了电子技术的发展。
发明内容
本发明所要解决的问题在于，克服现有技术的不足，提供了一种精馏与吸附组合 提纯方式制备高纯乙硼烷方法的工艺技术。该技术不仅工艺合理，制备简单，而且产品质量 好，生产的乙硼烷纯度高达5N(99. 999% )以上，并解决了环境污染问题。本发明采用的技术方案是原料气进口管、外装再沸器加热套的再沸器、外装填料 塔冷却套的填料塔、冷凝器、低沸点杂质排放管、液态产品(高纯B2H6)取出管、产品接收槽、 高沸点杂质排放管、阀门按其系统功能通过连接管线组装一体而构成。本发明的有益效果是，设计合理，使用方便，是理想的乙硼烷制备工艺技术。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1为本发明的结构示意图。附图编号为1、原料气进口管，2、再沸器，3、填料塔，4、冷凝器，5、低沸点杂质排放 管，6、液态产品(高纯B2H6)取出管，7、产品接收槽，8、高沸点杂质排放管，9、填料塔冷却套， 10、再沸器加热套，11、阀门，12、连接管线。
具体实施例方式参照图1，原料气进口管(1)、外装再沸器加热套(10)的再沸器(2)、外装填料塔冷 却套(9)的填料塔(3)、冷凝器(4)、低沸点杂质排放管(5)、液态产品(高纯B2H6)取出管 (6)、产品接收槽(7)、高沸点杂质排放管(8)、阀门(11)按其系统功能通过连接管线(12) 组装一体而构成。
本发明采用有充填剂低温吸附精馏分离提纯制取高纯乙硼烷的工艺方法。(1)原料来源及组成本方法适用于所述方法制取的粗B2H6。粗B2H6中，含有比B2H6沸点低的Η2、Ν2、02、Ar、CH4 等杂质，以及比 B2H6 沸点高的(C2H5) ZCKCH3CLC2H5CLB4Hlt^B5HyB4H11 等杂质。这些 成分通过蒸馏可以除掉。但除上述成分外，经常含有的CO2和C2H6在常压下的沸点与B2H6 的沸点-92. 5°C接近，分别为-78. 5V (升华)和_89. 0°C这些杂质用普通的蒸馏法很难分 离。另一方面，B2H6为可燃性气体，从安全方面考虑，需要在加压下进行蒸馏，其上限必须为 临界压力(约4MPa)。因此，通常采用的压力为0.05-0. 5MPa，由蒸气压曲线可见，例如在 0. 15MPa时，CO2的沸点为-66°C, C2H6的沸点为_69°C，与B2H6的沸点_71°C非常接近，在这 个范围，用蒸馏方法是不能分离的。在这种低温加压条件下，采用可吸附这些杂质成分的吸 附剂进行吸附分离。本方法采用的吸附剂只要求在低温加压下能吸附C02、C2H6杂质，因此 任何吸附剂都可使用。例如，硅胶、沸石分子筛、活性氧化铝。以对B2H6质量无影响为好，最 好采用平均孔径为0. 4nm的4A型沸石分子筛，只要不使用特别的产品，可从市售沸石分子 筛中选定。通过再沸器⑵汽化粗B2H6，接着在充填有均勻细孔的吸附剂的填料塔(3)中，吸 附除掉不易蒸馏分离的与B2H6沸点接近的C02&C2H6等杂质，同时，回流液与对流液接触后， 在安装于塔上部的冷凝器(4)中冷凝、回流，排放出杂质成分后进行精馏，由塔顶部回收被 纯化的B2H6。粗B2H6通过原料气进口管(1)送到精馏塔再沸器(2)蒸发，作为上升蒸气。在填 料塔(3)中进行精馏，在塔顶形成含高沸点杂质含量较低的B2H6蒸气。在冷凝器(4)中冷 凝回流，低沸点成分通过安装在冷凝器(4)上部的流量调节阀由低沸点杂质排放管(5)放 出除掉。纯化的液态B2H6通过流量调节阀抽出，贮存到产品接收槽(7)。在塔釜形成含高 沸点杂质含量较高的釜液，通过阀门(11)控制排出。再沸器⑵中装入含有粗B2H6中的杂质物性所列物性的杂质的液态粗B2H6，汽化 后，输送到填料塔(3)及冷凝器(4)进行精馏。依靠此时的温差，气体的大部分进行液化， 在填料塔(3)中，回流的液态B2H6与粗B2H6气体进行气液接触，高沸点成分流到再沸器(2) 中浓缩。低沸点成分由冷凝器(4)的上部，通过流量调节阀边调节流量，边同时以气态排 到系统外。此时排出的气体量可任意选定，一般根据产品分析结果进行增减。低沸点成分 仍然含有B2H6，所以，如果需要，可作为原料粗B2H6液化回收，进行再使用。在蒸馏装置系统 内反复进行汽化和液化，实现了精馏，将低沸点和高沸点成分分离，在塔顶不断浓缩为高纯 B2H6。与沸点接近的CO2的及C2H6等在填料塔中进行气液接触，通过充填的吸附剂高效率的 吸附除掉，系统内的B2H6得到了纯化。(2)主要参数由于塔顶部的冷凝器⑷冷凝液化由填料塔来的气体，所以其温度必须比再沸器 (2)的温度低。而且，再沸器(2)的温度是与其压力相对应的液体B2H6的蒸发温度，该温度 高于上部填料塔(3)及冷凝器(4)的温度，低于B2H6的临界温度。一般在调节再沸器(2) 外装再沸器加热套(10)温度的同时，固定蒸发量，采用蒸馏装置纯化粗制乙硼烷。由于精 馏釜系统内的压力高于大气压力，因此，B2H6应在低于临界压力的状态下进行纯化。最佳压力应在0.01-1.510^(表压)。压力低于0. OlMPa (表压)时，不安全；高于1.5MPa (表压) 时，则不经济。与上述压力相对应，最佳的蒸馏温度范围为-90--20°C。例如，如果再沸器2 的温度为_70°C，压力为0. 16MPa (表压)，该压力与B2H6_70°C时的蒸气压大致一致。将吸附剂充填到填料塔(3)中，用液氮制冷剂，通过外装填料塔冷却套(9)将冷凝器(4)，填料塔(3)冷却到_40°C以下，最好冷却到-50-90°C。在该范围内，边调节温度边进行冷却，上述排出的低沸点成分是纯化方法的关键。(3)设备填料塔(3)充填的吸附剂，除沸石分子筛，只要能吸附蒸馏操作难分离的杂质，且 不分解B2H6的吸附剂都可使用。应根据粗B2H6中含有的杂质种类和含量、产品质量规格、装 置操作条件等对沸石分子筛进行选择，不仅仅是一种，适当混合的也可以。为了减小填料塔 的压力损失，最好是球型、旋转椭圆体或多边柱型等填料。可是，在该方法中，充填沸石时，填料塔(3)中要保持在-40°C以下，在气液连续循 环接触的状态下，B2H6中难分离的CO2及C2H6被高效率地吸附，可降低到1 X ΙΟ"6以下。而 且，由于系统内的温度差，B2H6得到纯化后，在冷凝器(4)中作为冷凝回流液流入下部，其中 一部分通过阀在调节流量的同时，作为纯B2H6通过管路捕集到产品接收槽(7)，高沸点成分 在再沸器(2)中作为釜底残留物浓缩，蒸馏完毕后，由再沸器(2)底部通过釜底残留物高沸 点杂质排放管(8)排到系统外。(4)特点采用该方法，B2H6中的杂质均可达到IX 10_6以下的微量，同时，尾气中的B2H6气微 少，所以，液化纯化可以得到90% -98%的高回收率，若进行回收再蒸馏，可取得更高的回 收率。
权利要求
一种精馏与吸附组合提纯方式制备高纯乙硼烷方法的工艺技术，其特征在于原料气进口管、外装再沸器加热套的再沸器、外装填料塔冷却套的填料塔、冷凝器、低沸点杂质排放管、液态产品(高纯B2H6)取出管、产品接收槽、高沸点杂质排放管、阀门按其系统功能通过连接管线组装一体而构成。
全文摘要
本发明公开了一种精馏与吸附组合提纯方式制备高纯乙硼烷方法的工艺技术，主要由原料气进口管、外装再沸器加热套的再沸器、外装填料塔冷却套的填料塔、冷凝器、低沸点杂质排放管、液态产品(高纯B2H6)取出管、产品接收槽、高沸点杂质排放管、阀门按其系统功能通过连接管线组装一体而构成。设计合理，使用方便，是理想的高纯乙硼烷制备工艺技术。
文档编号C01B6/10GK101811668SQ20101016957
公开日2010年8月25日 申请日期2010年5月12日 优先权日2010年5月12日
发明者李中元 申请人:天津市泰亨气体有限公司